大數據背景下檢測實驗室信息化管理系統的應用研究

趙曉翠 邵峰 徐珂

摘 要：世界經濟已經進入信息化和網絡化飛速發展的時期，文章從實驗室信息化系統的實施條件要求、特征、優勢等方面介紹了檢測實驗室在信息化管理系統應用方面的現況及發展趨勢，以及信息化管理系統應用對提升實驗室軟實力的作用，介紹了最新的基于云計算的網絡實驗室信息化管理系統，并提出了網絡實驗室信息化管理系統的預期效果。

關鍵詞：檢測實驗室；信息化管理系統；LIMS；云系統；企業軟實力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.162

0 引言

目前檢驗實驗室在內部管理方面面臨著更加嚴格的挑戰，現有的人工管理模式已不適應當今高水平和先進實驗室發展的要求。為此，國際上很多的實驗室均已提前進入到了互聯網信息化管理水平。隨著科技和信息化高速發展，依托實驗室信息管理系統（LIMS）、辦公室自動化系統（OA）、互聯網（Internet）等高科技實驗室信息化手段，逐漸在檢測實驗室服務能力和管理水平的提升上起著至關重要的作用，有效提高了政府檢測機構及第三方檢測組織的檢驗水平及工作效率，并保證實驗室的數據安全，由此也大幅度升了實驗室的管理水平，比如實驗室信息管理系統（Laboratory Information Management System），簡稱LIMS。在檢測服務機構內建立LIMS的目標就是改變以往人工為主的傳統管理模式，利用計算機軟件、硬件系統以國際標準（ISO/IEC17025）來管理實驗室，建立流程梳理、樣品處置、數據處理、報告評審及生成、儀器操作使用、人員職能及協調、設備狀態、試劑消耗等電子化管理，通過計算機網絡連接實驗室的專用儀器設備、綜合管理服務設備等，集合高水平的分析測試技術、科學的管理理念和先進的數據庫技術，實現以實驗室為核心并基于網絡平臺的分布式、全方位管理體系[1]。

經過多年的信息化技術及管理理念的改善與創新，實驗室信息化的實現有利于建立起并不斷完善實驗室的質量保證體系，實現檢驗數據共享化、無紙化記錄與辦公、資源與設備集中管理、人員實時調度及量化考核，檢測業務可以自動化運行，提升實驗室工作效率且降低了運轉成本，可促進實驗室科學、高效運作和規范化管理，增強了實驗室現階段在國際國內科技競爭中的軟實力[2-3]。

1 實驗室信息化的條件要求

實驗室網絡系統，包括實驗室分析儀器、數據終端等硬件設備，主要是由軟件商與實驗室配合，最終使實驗室整個系統與內部網絡集合起來從而實現正常運行。這樣既節省了成本又整合了資源，實現了遠程數據共享，并由此帶動了實驗室信息化的快速發展。

根據近幾年國內外的實踐，對實驗室信息化管理系統一般有以下幾方面的要求：高安全性的登錄系統；嚴格的用戶管理權限；先進、高效的網絡化數據庫技術；簡便、快捷、易懂的用戶操作界面；數據統計分析、報告查閱等準確性高；同時分析數據上傳的能力；可支持計算機及其他各種移動設備；儀器分析數據易導入；實現原始記錄、數據計算與判定自動化；行業標準及最新檢測技術的更新；工作流程設計基于中心質量手冊和程序文件，實現文件化管理和信息化管理統一實施[4]。

2 檢測機構中實驗室信息化系統應用的特征、優勢及對實驗室軟實力提升的促進作用

不論多大規模的檢測實驗室，現今檢測實驗絕大多數是基于實驗儀器的操作以及人工處理分析，實驗前需要人工處理樣品，再將樣品加載至檢測儀器，通過人為操作控制計算機軟件完成儀器的檢測工作，最后的數據雖由儀器自動得出，但也需要檢驗人員在長期經驗及理論基礎上做出科學合理的分析，而每個產品需要檢測的項目較多，每個項目數據的統計反饋也是繁雜更需要精細的工作，因此涉及到的數據量非常大。傳統的管理模式采用紙質的信息流傳輸，存在著信息的多次重復轉錄、信息無法共享、報告存儲局限、工作效率低下等諸多弊端，導致數據無法得到快速、準確、科學分析，事倍功半。在需要處理的信息量急劇增長的情況下，催生出可以優化現有資源、切實提高工作效率、實現信息共享、提升管理的手段--實驗室信息管理系統（LIMS）。

不同領域的實驗室管理系統的方向有所不同，但是也存在著一定的共性。例如LIMS的瀏覽器/服務器（B/S）結構、網絡架構等，在實驗室內部管理、信息共享、實驗室開放等方面，都有通用之處[5-6]。結合現今各領域檢測實驗室，其實LIMS的需求模型即是一個包含了數據處理系統（DPS）、管理信息系統（MIS）和辦公自動化系統（OAS）的全面實驗室信息管理系統的功能。根據業務管理體系、質量保證體系和組織管理體系的特點，從計算機邏輯關聯出發，設計了技術、流程、質量文檔、系統和基礎留個管理子系統，下屬的管理功能模塊相對獨立且可自由取舍（如圖1）。

LIMS具有以下五大優勢[5]：

（1）檢驗流程標準化。系統內置符合ISO17025標準的檢測流程，包括樣品登記、領取、檢驗任務分配、檢測、數據審核、編制報告等流程環節，同時避免工作人員在不同工作中的重復出現，確保檢驗工作有條不紊地進行。

（2）使用的靈活性。系統通過配置機制可以適應檢驗流程、檢測項目、檢驗人員、檢測方法、執行標準、檢測儀器等業務調整，系統可達到長期的自我更新及活力。

（3）提高檢測數據的精準性。對超標數據及時預警，電腦自動運算。對檢驗的原始數據，包括數據采集、修改和審核的詳細過程，確保數據的可追溯，以防隨意篡改數據。

（4）對實驗室科研有良好支持。綜合上傳的實驗數據可以及時總結實驗過程中的異常現象及特征規律，從而促使進一步研究。

（5）有利于提升實驗室整體水平。按照ISO17025標準，以程序化方式規范實驗室檢驗和管理流程，避免偏離質量體系。及時發現不合規項目，并督促加以改進。

3 基于云計算技術的信息化系統網絡實驗室

基于LIMS的實驗室信息化系統經過多年的實踐，在提高管理水平和工作效率發揮著不可替代的貢獻，但是，還未實現不同檢測項目的檢測數據自動采集與傳輸，自動合成電子實驗報告以及在線支付和在線對賬，海量數據分析等功能。隨著全新的互聯網應用模式的發展，云計算已逐漸成為人們獲取服務和信息的主導方式。如今一些具有資質的檢測實驗室利用最新的實驗室信息化管理系統（例如濟南蘭光機電技術有限公司發明的新型信息化管理系統--CystemTM 蘭光云系統），基于自身所擁有的高端檢測儀器，以軟件服務的方式將檢測業務提供給用戶，用戶既不需要購買軟件、也不需要建設機房，只需按周期支付軟件服務費和服務器租用費，大大節省了企業的資金投入和人力成本。

該信息化系統網絡實驗室系統共分四個大部分，每部分的功能簡要介紹如下：

（1）數據采集與管理系統：可以完成Labthink（蘭光實驗室）大數據系列的實驗結果與過程數據的自動采集與傳輸，完成其他品牌儀器設備數據報告的自動數據抓取，真正做到數據防篡改。并將所有實驗數據進行結構化存儲，以供上層應用系統進行統計分析、報告自動合成之用。

（2）實驗室業務管理系統：支持跨區域實驗室的互聯網統一化管理，支持多個接入實驗室內部的資源調度，支持CNAS標準要求。以條形碼為串接，從委托到收樣、制樣、上機實驗等全流程的自動化管理，減少崗位溝通成本、降低出錯概率。同時通過自動化的數據采集軟件，將絕大多數檢測儀器的實驗數據進行自動采集并自動生成預定格式的實驗報告。

（3）營銷管理系統：包括平臺化的統一客戶管理與維護、全網客服與技術支持。本外幣的統一結算中心，支持在線支付與自動對賬系統。

（4）公眾服務系統：提供基礎的在線委托檢測與在線報告查看和統計分析功能（Web+手機客戶端方式）。

通過這幾個系統建設具有多種優勢：

首先可以實現數據同步、實時上傳，自動處理，無論用戶規模、機構分支數量和工作量。只要連接互聯網絡，就可實現多個地點的實驗室的集合。用戶可以在任何地方使用LIMS，大大提升了使用效率和范圍。

可以按照客戶的特殊要求滿足個性定制化需要，生成不同類型的分析報告和圖表等。設備、實驗室、檢測過程全程監控管理。

通過信息化系統的廣泛應用，現代管理科學的系統思想借助信息化手段得以進入實驗室管理并具有強制實施的特征，從根本上改變了國內實驗室軟件系統等方面的不足局面，對實驗室的創新力、執行力和決策力以及檢測效率、檢測質量和實驗室品牌創建起到巨大的推動作用[5]。實驗室內部管理體系也通過信息技術手段得到了固化和模式化，進一步穩定了實驗室“軟實力”建設體系。從而使國內實驗室找到了追趕國際先進實驗室綜合“軟實力”水平的捷徑。

4 總結

實驗室信息化管理系統可以起到事半功倍的良效，國外先進的信息化技術應用成功案例說明，現代化實驗室發展必須要有強有力的質量管理體系做支撐，但是現階段我國信息化系統的應用道路受到一些宏觀環境的影響。

總之，經濟全球化是一個需要依靠企業“軟實力”不斷改變競爭方式的時代，而信息化管理系統的科學應用對于全面提升檢測實驗室的綜合“軟實力”，創建名牌實驗品牌，從而提升整體硬實力而言，其作用無可替代[6]。而要做到信息管理系統應用的科學性和高效率，就必須做到信息系統平臺先進、架構科學、可擴展性好、人機界面友好，同時需要進行系統的前期調研、重組或完善實驗室管理構架與流程、合理有效安排人員并提出完整的功能需求，并不斷地進行前瞻性地改進和維護。

參考文獻：

[1]張勇，沈廣鴻，楊紅英.實驗室信息管理系統（LIMS）的設計[J]. 安徽電子信息職業技術學院學報，2008（01）：48.

[2]謝冰潔.LIMS實驗室信息管理系統之界面設計[J].河北理工大學學報（社會科學版），2007（07）：116.

[3]徐樂.實驗室信息管理系現狀綜述[J].科技情報開發與經濟， 2008，18（31）：186-187.

[4]Grauer Z.Laboratory information management systems and traceability of quality systems[J].American Laboratory， 2003（09）：15.

[5]周子榮.實驗室信息化建設推動實驗室管理水平的提高[J].職業與健康，2013（11）：1400-1401.

[6]郝鴻毅.企業軟實力[M].中國時代經濟出版社，2008（08）：18.